NaI detectorПри проведении низкофоновых экспериментов по поиску редких событий одной из важнейших задач является изучение и постоянный мониторинг нейтронных потоков вблизи детектирующей установки.  Сложность этой задачи заключается в том, что потоки нейтронов в низкофоновых экспериментах в тысячи раз ниже, чем на поверхности Земли.  Золотым стандартом для измерения нейтронных потоков являются гелий-3 счетчики. Что обусловлено высоким сечением захвата теплового нейтрона (5333 барн) и крайне низкой чувствительностью таких детекторов к гамма-фону. К сожалению, коммерчески доступных источников гелия-3 не существует, ведь его содержание в природном гелии только 0,000137 %. Весь доступный гелий- 3 нарабатывают на ядерных реакторах и его стоимость составляет, в настоящее время, более 2000$ за литр.

Одной из альтернатив гелий-3 счетчикам являются детекторы на основе йодсодержащих сцинтилляторов (CsI и NaI(Tl)). Такие детекторы просты в обращении и используются как в качестве основы для различных установок, так и как вспомогательные детекторы. Эти детекторы имеют высокую чувствительность к гамма-фону, что мешает их использованию для измерения низких потоков нейтронов. Группой экспериментаторов из НЭОЯСР (Пономарев Д.В., Розов С.В., Философов Д.В., Тимкин В.В., Якушев Е.А.) был предложен новый метод регистрации нейтронов, который позволяет избежать подобного недостатка. Он основан на захвате теплового нейтрона ядром йода (сечение реакции 6,2 барн), содержащегося в детекторе. В результате захвата теплового нейтрона, образуется ядро I-128 в возбужденном состоянии с энергией 6,8 МэВ. При разрядке в основное состояние значительная часть распадов проходит через уровень 137,8 кэВ с периодом полураспада T1/2=845 нс, что дает возможность регистрации нейтронов по количеству задержанных γγ– совпадений с временным окном в несколько мкс. Так как фон случайных совпадений находится в почти квадратичной зависимости от общего фона, то использование этого метода становится особенно эффективным при проведении низкофоновых измерений.

В конкурсе научных работ ЛЯП за 2020 год в номинации «Методические и прикладные исследования» - группа авторов в составе: Пономарев Д.В., Розов С.В., Философов Д.В., Тимкин В.В., Якушев Е.А., стала победителями за цикл работ «Новый метод измерения низких потоков нейтронов с использованием йодсодержащих сцинтилляторов».